DE972809C

DE972809C - Verfahren zur Volumen-Reduktion in Rohrleitungen stroemender Gasmengen

Info

Publication number: DE972809C
Application number: DEG6930A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl-Ing Gehre
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-09-09
Filing date: 1951-09-09
Publication date: 1959-10-01

Description

Verfahren zur Volumen-Reduktion in Rohrleitungen strömender Gasmengen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Volumen-Reduktion in Rohrleitungen strömender Gasmengen.
Bei den gebräuchlichen Reduktionsverfahren wird eine elastische Membrandose aus dünnwandigem Wellrohr mit einem darin eingeschlossenen Vergleichsgas dem zu messenden Gas ausgesetzt, wobei das Vergleichsgas Druck und Temperatur des Meßgases annimmt und seine Volumenänderung als Hub des Membranbodens eine veränderliche Übersetzung oder ein Summiergetriebe im Zählwerksantrieb steuert.
Die nach diesem bekannten Verfahren arbeitenden Umwerter verlieren meist schon nach einer verhältnismäßig kurzen Betriebsdauer ihre Zuverlässigkeit, weil sich bei den genannten Volumenänderungen die Eigenfederung der Membrandose, welche bei der Eichung des Umwerters mit einjustiert werden muß und eine erhebliche Materialbeanspruchung bedingt, fortschreitend ändert, bis schließlich die bleibende Dehnung der Dose einen Betrag annimmt, der ihre Auswechslung erforderlich macht. Es besteht daher auch bei diesen Umwertern bei plötzlich auftretendem Überdruck oder bei Druckloswerden der Leitung stets die Gefahr, daß sie durch Beschädigung der Membrandose unbrauchbar werden.
Die genannten Mängel haften in gleichem Maße einem vorgeschlagenen Umwertungsverfahren an, bei welchem die elastische Membrandose einen Regler, sei es einen Druckregler, sei es über ein Relais einen als Temperaturregler dienenden, in die Meßleitung eingebauten elektrischen Heizkörper steuert, wodurch der Quotient PIT aus absolutem Druck und absoluter Temperatur konstant gehalten und eine veränderliche Übersetzung entbehrlich wird.
Man hat auch schon vorgeschlagen, das Vergleichsgas in eine lappige Hülle einzuschließen und diese in ein Gefäß mit Flüssigkeit zu tauchen, wobei das Ganze, Flüssigkeitsbehälter und Hülle mit Vergleichsgas, dem zu messenden Gas ausgesetzt wird und die Höhe des Flüssigkeitsspiegels ein Maß für die jeweilige Größe des Vergleichsgasvolumens gibt.
Bei diesem bekannten Verfahren vollzieht sich der Temperaturausgleich zwischen Vergleichsgas und Meßgas wegen der dazwischenliegenden Flüssigkeit äußerst träge, die Anzeigekorrektur ist gegenüber dem Gasdurchgang am Zähler zeitlich verzögert, und es entstehen falsche Meßergebnisse. Außerdem wird wegen des Temperaturunterschiedes zwischen der Flüssigkeit in den Übertragungsleitungen und dem zu messenden Gase die Größe des Vergleichsgasvolumens nicht richtig angezeigt.
Die Erfindung ermöglicht es, Volumenumwerter zu bauen, denen die genannten Mängel nicht anhaften.
Sie stellt ein neues, vereinfachtes Verfahren der Mengenumwertung dar, bei welchem ein Vergleichsgas zur Darstellung der Meßgastemperatur überhaupt nicht mehr benötigt wird, und besteht im wesentlichen darin, daß man die Summe der Ausschläge zweier Druckmesser, von denen einer den Betriebsüberdruck des Meßgases, der zweite den Barometerstand anzeigt, sowie gegebenenfalls den Ausschlag eines die Meßgastemperatur anzeigenden Temperaturmessers auf eine zugleich als Meßgrößenumformer ausgebildete Rechenvorrichtung und deren resultierende Verstellgröße auf eine der erwähnten, bei Umwertern üblicherweise im Zählwerksantrieb vorgesehenen Korrekturvorrichtungen überträgt.
Die Erfindung und die ihr zugrunde liegenden Überlegungen seien im folgenden ausführlich erläutert. Bekanntlich erfolgt die Umwertung des Betriebsvolumens vom Betriebszustand p, T auf den Normalzustand pO, T0 nach der Zustandsgleichung P.v pO Po.vo T T0 und es ist V =V po T oder, wenn man für den Quotienten p.T0 ~ po. T einsetzt,-V0 = V z, worin z der Umwertungsfaktor ist.
Setzt man nun den absoluten Druck p = ba + Pit und die absolute Temperatur T = T0 + , worin ba der Barometerstand, pb der Betriebsüberdruck, ft die Betriebstemperatur des Meßgases ist, und entwickelt man den obigen Quotienten in einer Reihe, so erhält man (1) Wenn man diese Reihe nach dem ersten Glied abbricht und alle übrigen zu einem Restglied R zusammenfaßt, so ergibt sich die Gleichung Aus ihr geht hervor, in welcher Weise der Umwertungsfaktor z einerseits durch den Barometerstand und den Betriebsüberdruck, andererseits durch die Größe R bestimmt ist, welche nach obigem eine Funktion der Meßgastemperatur darstellt. Aus ihr folgt also auch, daß man eine einwandfreie Volumen-Reduktion erzielt, wenn man die Korrekturvorrichtung im Zählwerksantrieb - sei es eine an sich bekannte veränderliche Übersetzung, sei es ein an sich bekanntes Summiergetriebe - in der erfindungsgemäßen Weise nach einem auf Grund dieser Gleichung dargestellten Umwertungsfaktor z steuert.
Da für eichpflichtige Messungen federbelastete Stellorgane (Membrandosen, Kolben usw.), wie man sie sonst für Druckmessungen benutzt, nicht zulässig sind, werden bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Druckgrößen vorzugsweise ausgewogen, d. h. mittels einer Waage gemessen und deren Ausschlag dem erwähnten Meßgrößenumformer mitgeteilt. Dieser Meßgrößenumformer ist als Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
Nun treten aber bei der Messung des absoluten Barometerstandes insofern Komplikationen auf, als er sich in noch keiner anderen Weise als mit den bekannten Mitteln der Membrandose oder des Quecksilberbarometers messen läßt und das Quecksilberbarometer seinerseits wegen der Aufrechterhaltung der Torricelleschen Lehre nicht in Betracht kommt.
Dieser Schwierigkeit wird in weiterer Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch begegnet, daß an Stelle des Barometerstandes ba eine mit ihm in funktioneller Abhängigkeit stehende Hilfsgröße eingeführt wird. Als solche kommt z. B. die Differenz zwischen einem festen Druck (vorzugsweise 760 Torr) und dem jeweiligen Barometerstand ba in Betracht, wie sich aus den folgenden Überlegungen ergibt: Für ein in einem Gefäß mit veränderlichem Rauminhalt eingeschlossenes Gas vom Zustand V*, T*, p* gilt nach der Zustandsgleichung allgemein P1*- V,* = po- vo P1*= V0 . T1* .
T1* oder p0 T0 . V1* Sorgt man nun dafür, daß der Quotient T1* Vl* des eingeschlossenen Gases konstant bleibt, so kann man T1* ~ T0 V1* V0 setzen. Es wird also pl* ~~ V0 T0 ~~ po To Vo V0 oder, wenn man wieder den absoluten Druck als Summe von Barometerstand und Überdruck schreibt: pl* ba +pü* Po Po Po Po worin pü* den Überdruck des eingeschlossenen Gases bedeutet. Es ist also ba + pü* = pO oder ba = P0 -woraus folgt, daß der Hilfsdruck pü* ein exaktes Maß für den Barometerstand ist.
Mit anderen Worten: Man braucht, um einen Hilfsdruck pü* zu gewinnen, welcher zum Barometerstand in funktioneller Abhängigkeit steht, z. B. nur irgendein beliebiges Gas in ein Gefäß mit beweglichem Boden einzuschließen und den Boden immer so einzustellen bzw. zu steuern, daß das Verhältnis T,*1V1* oder ganz allgemein T*/V* konstant bleibt, daß also, wenn sich die Temperatur des eingeschlossenen Gases um einen bestimmten Prozentsatz im einen oder anderen Sinne ändert, sich auch sein Volumen gleichsinnig um den gleichen Prozentsatz ändert.
Aus ba = p, - pü* folgt durch Umformung ba --1 Po Po Setzt man diese Beziehung in die Gleichung (II) ein, so ergibt sich (TTT Es sei betont, daß es sich bei der Temperaturfunktion um eine solche des zu messenden Gases handelt, die nicht mit der obenerwähnten Temperatur T,* des eingeschlossenen Hilfsgases zu verwechseln ist. Ihre Werte ergeben sich für die Meßgastemperaturen ft = 10, + 0, + I0, + 20, + 30 und f 40°C zuR -0,038, i 4 + 40353, + 0,0625, + o,ogg und + o,1280C. Es ist also jeder Betriebstemperatur des Meßgases ein bestimmter R-Wert zugeordnet.
Zur Darstellung der Differenz zweier Drücke, hier also der Größe pu-pü*, kann jeder Differenzdruckbildner dienen, z. B. auch eine Neigungswaage, deren Waagschalen als Membranen ausgebildet sind. Auf die eine Waagschale wirkt der Druck p,, auf die andere der Hilfsdruck mit*. Dann ist der Ausschlag des Waagenpendels oder eines damit verbundenen Steuergliedes (Kulisse od. dgl.), sofern die Membranen die gleiche Größe haben, der Differenz püpü* proportional. Auch bei dieser Differenzdruckdarstellung wird die für eichpflichtige Messungen unzulässige Anwendung federnder Stellorgane vermieden. Dabei wird auch von der mechanischen Seite her, nämlich durch kraftschlüssige Kupplung der beiden Drücke über den Waagebalken, die strenge Erfüllung der obigen mathematischen Forderungen gewährleistet.
In Fig. I der Zeichnung ist eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt, und zwar unter Berücksichtigung jenes vorzugsweisen Falles, in welchem der erwähnte, vom Barometerstand abhängige Hilfsdruck pü* als Steuergröße Anwendung findet.
In einem Gefäß I mit beweglichem Boden 2 ist ein beliebiges Gas eingeschlossen. An den Boden 2 ist ein bei 3 schwenkbar aufgehängter Hebel 4 angelenkt, so daß jeder Stellung des Bodens 2 eine bestimmte Schwenklage des Hebels 4 zugeordnet ist. An diesen greift im Gelenkpunkt 5 eine Stange 6 an, welche vom Verstellglied 7 eines Thermometers gesteuert wird, dessen Temperatuftuhler 8 beispielsweise im Gefäß 1 angeordnet ist und demzufolge die Temperatur T1* des darin eingeschlossenen Gases annimmt. Dabei stellt das Stellglied 7 über den Hebel 4 die Höhenlage des Bodens 2 und damit den Volumeninhalt des Gefäßes 1 entsprechend der jeweiligen Temperatur T1* des eingeschlossenen Gases ein. Dieser Einstellung kann man durch Einschaltung eines entsprechenden Übersetzungsgetriebes (Kulissengetriebe, Wälzhebelgetriebe od. dgl.) jede gewünschte Genauigkeit geben, so daß die Konstanz des Verhältnisses T*/V* gewährleistet ist.
Nun handelt es sich bei dem Hilfsdruck Pü* zwar um einen Überdruck, und folglich ist seine Messung immer mit einer wenn auch noch so geringen Änderung desVolumeninhalts des Gefäßes I verbunden. Vergegenwärtigt man sich aber, daß sich der Hilfsdruck pü* und damit die genannte geringe Volumenabweichung mit der Temperatur T* ändert, so ist ohne weiteres klar, daß sich diese Volumenänderung unschwer in der Charakteristik der erwähnten Übersetzung zwischen dem Thermometer7, 8 und dem Boden 2 des Gefäßes I berücksichtigen und damit eine fehlerlose Messung des Hilfsdrucks pü* erreichen läßt.
Das Thermometer 7, 8 ist vorzugsweise ein Flüssigkeitsthermometer (Quecksilber, Toluol usw.), weil bei dieser Bauart die Verstellkräfte sehr groß sind und keine Beeinflussung durch den Barometerstand, d. h. durch den Atmosphärendruck, zu befürchten ist, der auf den Boden 2 wirkt.
Mit g und 10 sind die beiden Seiten eines Waagebalkens bezeichnet, der auf einer fest angeordneten Schneide II gelagert ist und seinerseits zwei weitere Schneiden trägt, auf seiner Seite g die Schneide 12, auf seiner Seite 10 die Schneide I3. Auf diesen Schneiden sind als Waagschalen die unter sich gleich großen welchen Membranen 14 und 15 gelagert, deren eine den Topf I6, deren andere den Topf I7 abschließt. Die Seite 10 des Waagebalkens ist an ihrem freien Ende an einem Stahlband 18 aufgehängt, welches über die bei 19 in Schneiden gelagerte Walze 20 einer Neigungswaage gelegt und als einer ihrer Arme daran befestigt ist. Ihr anderer Arm ist ein Pendelarm 21 mit einem Gewicht 22, welcher in seiner unteren Verlängerung eine Kulisse 23 mit einem sichelförmigen Ausschnitt 24 trägt. Um den Einfluß der Kulisse auf den Pendelausschlag auszubalancieren, ist ein Gegengewicht 25 angeordnet.
Die hier beschriebene Anordnung I bis 9, I2, I4, 16, bei welcher der Barometerstand indirekt, nämlich als Differenz zwischen einem festen Druck pO und dem Überdruck pü* des eingeschlossenen Gases, gemessen wird, ist im folgenden als Differenzbarometer bezeichnet, und die Anordnung I bis 8 ist der Geber dazu.
In den Kulissenausschnitt 24 greift die Tastspitze 26 eines bei 27 verschwenkbar gelagerten Hebels 28 ein, dessen Bewegung einerseits durch die obere, andererseits durch die untere Berandung des Kulissenausschnitts 24 begrenzt ist. Dieser Hebel 28 steht über ein federndes Glied 29 mit einer Schubstange 30 in Verbindung, welche am Kurbelzapfen 31 eines Zahnrades 32 angreift, das seinerseits durch die Zählerwelle 33 über die Kupplung 34 und das Zahnrad 35 angetrieben wird. Das Zahnrad 32 steht ferner im Eingriff mit dem Zahnrad 36, mit welchem das Sonnenrad 37 eines Differentialgetriebes 37, 38, 39 starr gekuppelt ist. Das andere Sonnenrad 39 sitzt fest auf der Welle 40, die vom Tasthebel 28 über eine bei 41 an ihn angelenkte Stoßstange 42, den Klinkenhebel 43, 44, die Sperre 45, 46, die Welle 47 und ein Räderpaar 48, 49 angetrieben wird. Die Verschwenkung des Planetenrades 38 wird über ein Justiergeftiebe 50 auf das Zählwerk 51 übertragen.
Der im Gefäß 1 herrschende Überdruck Pü* wird über den Topf I6 auf die Membran 14 übertragen und die an dieser Membran entstehende Kraft von der Schneide 12 aufgenommen. Entsprechend wirkt der Betriebsüberdruck Pü des zu messenden Gases über den Topf 17 auf die Membran 15, und die dort erzeugte Kraft wird von der Schneide I3 aufgenommen.
Da die Membranen 14 und I5 gleich groß und im gleichen Abstand von der Schneide II angeordnet sind, ist die am freien Ende des Hebelarmes 10 wirkende Kraft proportional der Differenz Pit-Pit*. Sie wird vom Band I8 aufgenommen und erteilt der Walze 20 ein Drehmoment und damit dem Pendel 21, 22 einen entsprechenden Ausschlag.
Bei der praktischen Ausführung ist die Länge des Hebelarmes 10 und der Durchmesser der Walze 20 vorzugsweise so zu bestimmen, daß die Hubbewegungen der Membranen 14 und 15 sehr klein werden.
Der Ausschlag des Pendels 21, 22 hat zwangläufig eine kleine Bewegung der Membran 14 und damit eine kleine Änderung des im Gefäß I eingeschlossenen Gasvolumens V1* und dementsprechend also auch eine kleine Ungenauigkeit in der Wiedergabe des Hilfsdrucks pü* zur Folge. Aber dieser kleine Fehler läßt sich leicht beheben, beispielsweise indem man die Volumenänderung d V* des Hilfsgases, welche dem maximalen Ausschlag des Pendels 2I, 22 zugeordnet ist, im Verhältnis zum gesamten Hilfsgasvolumen V* verschwindend gering macht. Man kann aber auch die bekannte Erscheinung benutzen, daß sich die wirksame Fläche einer Membran mit deren Abstand von der Mittelage ändert, und die Anordnung so treffen, daß die Mittellage der Membran 14 beim größten Ausschlag des Pendels 2I, 22 erreicht wird. Und man kann sich schließlich beider Mittel zugleich bedienen, um zu erreichen, daß der Ausschlag des Pendels 2I, 22 und damit auch die Verstellung der Kulisse 23 ein exaktes Maß für die Größe ü-pu* ist.
Mit dem Antrieb seitens der Zählerwelle 33 wird das Rad 32 in Umdrehung und der Hebel 28 in eine auf und ab schwingende Bewegung um seinen Schwenkpunkt 27 versetzt, deren Hubgröße je nach der Stellung der Kulisse 23 größer oder kleiner ist. Diese Schwingbewegung wird durch die oben beschriebenen Übertragungsglieder 40 bis 49 in eine Drehbewegung des Sonnenrades 39 umgewandelt, welches also bei jeder Aufundabbewegung des Hebels 28, d. h. bei jeder Umdrehung der Zählerwelle 33 einmal um einen bestimmten, der jeweiligen Kulissenstellung entsprechenden Betrag weitergedreht wird.
Die obere Berandung des Kulissenausschnitts 24 stellt einen um die Lagerachse 19 der Walze 20 beschriebenen Kreisbogen dar. Die untere Berandung des Kulissenausschnitts läßt sich empirisch so ausbilden, daß der Vorschub des Sonnenrades 39 bei jeder Umdrehung der Zählerwelle 33 gleich (püPü*)lPo ist. Die Übersetzung vom Rad 32 zum Sonnenrad 37 ist rechnerisch so zu bestimmen, daß der Vorschub des Sonnenrades 37 je Umdrehung des Rades 32 gleich I ist (vgl. die in Anschluß an Gleichung (III) gegebenen Zahlenwerte!). Da beide Sonnenräder gleichsinnig laufen, gibt das Planetenrad 38 über das Justiergetriebe 50 die Summe der Bewegungen der Sonnenräder 37 und 39 an das Zählwerk 5I weiter, welches nun den Wert Ps anzeigt.
Gemäß Gleichung (III) zeigt der Umwerter also richtig für R = o, also für ft = o"C, denn für diesen Fall ist (I-R) = I. Für andere Temperaturen, z. B. für -10, +I0, +20, +30, +400C, ergeben sich andere R-Werte und damit auch andere (1 - R)-Werte.
Damit man nun nicht dementsprechend für jede Temperatur eine andere, dem Wert (I-R) entsprechende Übersetzung zwischen den Rädern 48 und 39 einschalten muß, wird gemäß der Erfindung eine entsprechende Anzahl von Kulissen angewendet, alle mit der gleichen kreisförmigen oberen Berandung des Kulissenausschnitts 24, während ihre untere Ausschnittsberandung empirisch jeweils so gewählt und bestimmt ist, daß der Vorschub des Sonnenrades 39 bei der betroffenen Temperatur bzw. TemperaturstufeE gleich Pfl p » (I-R) p0 ist.
Diese Kulissen sind zu einer paketähnlichen baulichen Einheit zusammengelegt und verbunden, wobei die Anordnung so getroffen sein kann, daß ihre oberen Ausschnittsberandungen einander decken, oder auch so, daß sie einander nicht decken. (Hier sei zunächst angenommen, daß sie sich decken.) Und es ist ein Thermometer, vorzugsweise ein Flüssigkeitsthermometer, vorgesehen, welches den Hebel 28 zusätzlich auch noch in einer Ebene senkrecht zu seiner tastenden Aufundabbewegung steuert, so daß die Tastung jeweils innerhalb derjenigen Kulisse stattfindet, welche der gerade herrschenden Meßgastemperatur zugeordnet ist.
Fig. 2 der Zeichnung, welche eine beispielsweise Anordnung dieser Art zeigt, stellt einen Schnitt senkrecht zur Zeichenebene der Fig. I dar, der durch denWaagendrehpunkt 19 und die Tastspitze 26 geführt ist und sämtliche Kulissen schneidet. Diese Kulissen, deren jede einer der Temperaturstufen = -10, 0, +10, +20, +300 C zugeordnet ist, haben alle die gleiche Stärke o. Die unteren Berandungen ihrer Ausschnitte 24 bilden hier gegeneinander treppenförmige Absätze 52. Die Tastspitze 26 befindet sich gerade in der o°-Kulisse. Bei einer anderen Temperatur würde sie sich in einer anderen, z. B. bei 20°C, wie mit gestrichelten Linien eingetragen, in der zweiten Kulisse von rechts befinden müssen. 53 ist das erwähnte Thermometer, welches den Hebel 28 und damit die Tastspitze in der beschriebenen Weise quer zur Ebene der Tastbewegung steuert. Zur Übertragung dieser Quersteuerung dient hier ein bei 54 gelagerterSchwenkhebeltrieb 55, 56, 57.
Schleift man die Treppenabsätze 52 ab, so entsteht ein durch die ganze Kulissenschar stetig ansteigendes Profil 58, und es können nun ohne Beschränkung auf die genannten Temperaturstufen auch alle dazwischenliegenden Temperaturen richtig erfaßt werden, richtige Justierung der Übertragungsglieder 54 bis 57 vorausgesetzt.
Nun wird aber nach dem Obigen das Sonnenrad 39 um einen Betrag (Pit-Pit*) (I-R) weitergedreht, welcher der jeweiligen Betriebstemperatur 6 zugeordnet ist, d. h., die Umwertung erfolgt mit dem Faktor Z = I + » » (IR). p0 Da aber nach der Gleichung (III) Z = 1 + Pit-Pit* » - » - R p0 ist, muß noch der Einfluß der Größe R berücksichtigt werden, die, wie gesagt, für jede Betriebstemperatur des Meßgases einen anderen, für eine bestimmte Temperatur aber einen bestimmten konstanten Wert besitzt. Dieser Wert R ist abzuziehen.
Dies kann in einfacher Weise dadurch geschehen, daß der Hub der Tastspitze 26 um einen Betrag d geändert wird, welcher einer Verdrehung des Sonnenrades 39 um den Wert R entspricht. Für o" ist d = o, für andere Temperaturen hat der Wert R und damit der Betrag d eine andere konstante Größe.
Man kann diese Hubkorrektur sowohl an der oberen wie auch an der unteren Berandung der einzelnen Kulissenausschnitte vornehmen. Beim Beispiel der Fig. 2 greift sie an der oberen Berandung Platz. Da R mit steigender Betriebstemperatur ft größer wird, kommt es nun auch dort zur Treppenbildung, und zwar abwärts führend, weil bei Temperaturen über o" C der Wert d negativ ist. Auf Fig. I übertragen, wäre jede dieser Stufen durch einen zur oberen Ausschnittberandung der o°-Kulisse konzentrischen Kreisbogen darzustellen, dessen Radius um den der Betriebstemperatur 9 zugeordneten Korrekturbetrag d vom entsprechenden Radius r der o°-Kulisse abweicht. Aus den gleichen Gründen wie die untere Treppe ist auch diese obere Treppe vorzugsweise abzuschleifen, wobei ein durch die ganze Kulissenschar stetig abfallendes Profil 59 entsteht.
Durch diese Maßnahmen ist erreicht, daß bei richtiger Quereinstellung seitens des Thermometers 53 der Tasthub der Spitze 26, welcher durch die Profile 58 und 59 bestimmt ist, für alle zwischen den Grenzen -10 und +30"C liegenden Temperaturen für jeden Ausschlag des Pendels 2I, 22 und der Kulisse 23 die Sollgröße besitzt. Infolgedessen ist auch der Vorschub des Sonnenrades 39 innerhalb der gewählten Temperaturgrenzen und für alle Betriebsüberdrücke zwischen demjenigen, welcher der Null-Lage, und jenem, welcher dem maximalen Ausschlag des Pendels zugeordnet ist, gleich Ps » (1 - R) - R.
Das erfindungsgemäße Umwertungsverfahren ermöglicht es ohne weiteres, mit ein und derselben Anordnung in sehr weiten Temperatur- und Druckgrenzen umzuwerten. Sind höhere Druckbereiche zu berücksichtigen, so ist bei der Auswiegung der Drücke die weiche Membran 15 beispielsweise durch einen Druckindikator oder einen Federungskörper zuersetzen. Kommen ausschließlich hohe Drücke in Frage, so kann die Einrichtung zur Erzeugung und Üb ertragung des Hilfsdrucks pü* (Differenzbarometer I bis 9, I2, I4, I6) in Wegfall kommen, weil dann die Änderungen des Barometerstandes gegenüber dem Betriebsüberdruck des Meßgases vernachlässigbar klein werden.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Umwertungsverfahrens ist nicht an die beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Mittel gebunden.
So kann natürlich an Stelle der Verbindung vonBalken-und Neigungswaage auch jede andere denkbare Ausbildung eines Differenzdruckbildners zur Darstellung des Werts PÇGp* dienen. Ebenso kann an Stelle der beschriebenen Tastvorrichtung irgendeines der im Umwerterbau üblichen veränderlichen Übersetzungsgetriebe verwendet werden, welches durch den Ausschlag des Differenzdruckbildners gesteuert wird.
Es kann auch der Fall eintreten, daß der Barometerstand ba größer ist, als es dem Normaldruck (pO = 760Torr) entspricht. Um zu vermeiden, daß in solchen Fällen ein Abheben der Membran 14 von der Schneide 12 stattfindet, wird erfindungsgemäß eine zusätzliche Belastung der Membran 14 eingeführt, die vorzugsweise durch Erhöhung des Druckes im Gefäß I um einen ausreichenden Betrag erzielt wird. Diese zusätzliche Belastung der Membran 14 wird durch ein (am Arm 10 mit gestrichelten Linien angedeutetes) Gewicht kompensiert.
Aus dem Ausdruck p = ba + Pit = Po - Pit* + Pit folgt, daß die beschriebene Kombination aus dem Differenzbarometer I bis 9, I2, I4, I6 einerseits und dem Differenzdruckbildner I0, II, I3, I5, I7 bis 22 andererseits zugleich auch eine Vorrichtung zur direkten Messung des absoluten Druckes darstellt und damit derartige Messungen erstmalig ermöglicht.
Selbstverständlich kommen in der Praxis auch Fälle vor, in denen es sich um keine eichpflichtige Messung handelt, in denen also im Gegensatz zu den bisher betrachteten Fällen die Verwendung einer Membrandose zulässig und damit die Verwendung des Barometerstandes selbst als Steuergröße möglich ist.
In solchen Fällen ist dann ebenfalls die Einrichtung zur Erzeugung und Übertragung des Hilfsdrucks p* (Differenzbarometer) wegzulassen, und der Ausdruck (I-R) kann durch gleiche Mittel (Neigungswaage, po Tasthebel, Kulisse usw.) etwa als Vorschub des Sonnenrades 37 dargestellt werden, wie sie oben für den Ausdruck p¢ (I-R) beispielsweise zum Vorschub des po Sonnenrades 39 beschrieben wurden. Dabei erfolgt die Steuerung dann einfach durch eine Barometerdose.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Volumen-Reduktion bei der Mengenmessung in Rohrleitungen strömender Gase unter Anwendung einer zugleich die Meßgrößen in geometrische Größen umformenden mechanischen Rechenvorrichtung, welche den Korrekturfaktor Z auf Grund der Zustandsgleichung der Gase aus den gemessenen Einflußgrößen als Verstellhub für einen im Zählwerksantrieb vorgesehenen veränderlichen Zwischentrieb (Übersetzung, Summiergetriebe od. dgl.) darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß als auf die Rechenvorrichtung wirksam zu machende Einflußgrößen einerseits die Summe aus dem Betriebsüberdruck Pit des Meßgases und dem Barometerstand ba oder die Differenz aus ebendiesem Überdruck p, und einem zum Barometerstand in funktioneller Beziehung stehenden Hilfsdruck mit*, andererseits der Quotient aus der Thermometeranzeige und der absoluten Temperatur dient, wobei die mechanische Umrechnung nach der aus der Zustandsgleichung abgeleiteten Gleichung z (ba;0Pit) . (ihr bzw. erfolgt.
2. Vorrichtung zur Durchführung des in Anspruch I angegebenen Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem mit einer Neigungswaage gekuppelten Drucksummen- oder Differenzbildner besteht, wobei dieser als Übertragungsmittel für die Summe aus dem Betriebsüberdruck Pit des Meßgases und dem Barometerstand ba oder für die Differenz aus dem Betriebsüberdruck pit und einem zum Barometerstand in funktioneller Beziehung stehenden Hilfsdruck pü* und die Neigungswaage als Meßgrößenumformer dient und an ihrem Pendel mindestens ein Steuerglied mit kurvenförmig berandetem Ausschnitt für den Eingriff eines vom Zähler periodisch betätigten Tastgliedes trägt und wobei die Berandungskurven des Ausschnitts empirisch so bestimmt sind, daß der durch den Taster gemessene Abstand zwischen der oberen und der unteren Ausschnittberandung in jeder Stellung des Steuergliedes bei einer bestimmten Temperatur stufe ein Maß für das Produkt aus der jeweiligen Größe (pü +ba) lp0 bzw. (Püp*)l pO und einer Funktion des Temperatureinflusses darstellt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jede zu berücksichtigende Temperaturstufe ein Steuerglied mit einem dieser Stufe zugeordneten Ausschnitt vorgesehen ist, wobei die einzelnen Steuerglieder paketartig zusammengelegt sind und der Taster eine zusätzliche Steuerung quer zur Tasthubebene besitzt, die von einem Thermometer entsprechend der Meßgastemperatur eingestellt wird.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die treppenförmigen Absätze, welche die Berandungskurven der Ausschnitte benachbarter Steuerglieder miteinander bilden, zu einem durch das ganze Sammelglied (Paket) stetig ansteigenden oder abfallenden Querschnittsprofil abgeschliffen sind.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Drucksummen-oder Differenzbildner eine Waage dient, wobei die Waagschalen durch Membranen gebildet werden, die von den beiden zu übertragenden Druckgrößen mit und ba bzw. fit und Pü* beaufschlagt werden.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5, bei welcher auf die eine Seite des Drucksummen-oder Differenzbildners ein zum Barometerstand in funktioneller Abhängigkeit stehender Hilfsdruck Pit* wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsdruckerzeuger ein Differenzbarometer dient, welches den Hilfsdruck als Differenz zwischen einem gewünschten Konstantdruck und dem jeweiligen Barometerstand darstellt.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 6, bei welcher als eingestellter Konstantdruck der mittlere Atmosphärendruck (= 760 Torr) dient, dadurch gekennzeichnet, daß als Differenzbarometer ein Gefäß mit einem darin eingeschlossenen beliebigen Gas und einem beweglichen Boden dient, welcher Boden durch ein auf die Temperatur des eingeschlossenen Gases ansprechendes Thermometer unter Einschaltung einer passenden Üb ersetzung laufend so eingestellt wird, daß das Verhältnis T*IV* von Temperatur und Volumen des eingeschlossenen Hilfsgases praktisch konstant bleibt, und dessen Innenraum an den Steuerungsraum einer der beiden Seiten (Waagschalen bzw.

Membranen) des Drucksummen- oder -differenzbildners angeschlossen ist.
8. Anwendung einer Kombination aus einem Differenzbarometer nach den Kennzeichen der Ansprüche 6 und 7 und der Umform- und Rechenvorrichtung nach den Kennzeichen der Ansprüche 2 bis 5 bestehenden Vorrichtung als Absolutdruckmesser.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 592 962, 247 871.